連結制振構法を用いた耐震改修関西大学第4学舎1号館学舎棟

摘要

連結制振構法とは，揺れ方が異なる複数の構造物 をダンパーで連結することで，外乱に対する構造物の 応答を制御•低減し，その安全性を高めることを意図した構法である。満田は2014年9月に『二棟連結制 振系の減衰および固有振動特性と地震時応答特性の 関係』という論文により京都大学から博士 （工学）の 学位を授与されている。同論文では，連結系としての 固有振動特性に着目し，連結ダンパーの粘性減衰係 数cの増減による系の固有振動特性（固有振動数ωや 減衰定数h)の変動の様相が二棟の質量比や剛性比 の組合せに応じて変化することを示している。そして， cの変動に伴って，系の応答低減にかかわる固有モー ドにおける減衰定数hがピークとなるcが唯一であり， その値をもつダンパーを採用することが多様な地震動に対し有効であることを述べている。一般に，固有振 動数に近い振動数の外乱が作用すると，共振現象によ り応答が大きくなることはよく知られている。連結制振 構法の場合は，ダンパーで連結された二棟を一つの構造物と捉えた系の固有振動時にダンパーがよく効く 状態にしておけば，共振時の応答を抑えることができ る。論文ではその有効性について，多数の時刻歴応 答解析を実行することによって確かめている。二棟の 関係を考慮せず，安易に連結すると十分な応答低減 が得られない場合もあるが, 二棟の関係に応じた適切 なダンパーを用いることで，クリティカルな外乱時に効 果的にエネルギーを吸収してくれる，減衰性能の高い 状態を導くことができる。本稿で紹介する事例は，連 結する二棟の一方が既存建物•他方が新築建物で， 既存建物の耐震改修に活用した例であるが，新築同 士の連結や既存建物同士の連結にも適用可能な構法 であることはいうまでもない。